一种等离子体刻蚀机的压环的制作方法

本实用新型涉及等离子体刻蚀机的组件，具体涉及一种等离子体刻蚀机的压环。

背景技术：

刻蚀是半导体加工、微电子制造、LED生产等领域中非常重要的一步工艺。由于半导体器件的集成度日渐提高，对于生产中尺寸控制的要求也愈发提高，因此对刻蚀精度的要求也越来越高。常见的刻蚀手段主要有干法刻蚀和湿法刻蚀。与湿法刻蚀相比，干法刻蚀具有各向异性好、选择比高、工艺可控、重复性好、无化学废液污染等优点。干法刻蚀可分为光挥发刻蚀、气相刻蚀、等离子体刻蚀等。

等离子体刻蚀是目前常见的一种干法刻蚀方法，当气体暴露于电子区域时，产生电离气体和具有高能电子的气体，从而形成等离子体。电离气体经过加速电场后，会释放大量能量到刻蚀表面。与其他刻蚀技术相比，等离子体刻蚀技术的结构简单、操作便利、性价比高。例如在室温下刻蚀硅片，产品具有较高的刻蚀速率和选择比，并能保持较好的侧壁陡直度。因此，等离子体刻蚀广泛用于各类器件制作中。

等离子体刻蚀工艺中，速度和均匀性是两个极其重要的参数。对于工业生产来说，刻蚀速度快，则刻蚀所需时间就少，生产效率能大幅提高。然而，均匀性则对产品的良品率有较大影响。

反应真空腔是等离子体刻蚀机的重要组成之一，其中的压环是真空反应腔中最为关键的部分。将待刻样片送入反应腔后，需要用压环压紧样片，否则在刻蚀的过程中被刻蚀的样片容易错位偏离，必然会严重影响刻蚀结果。现有的等离子体刻蚀机真空反应腔内使用的压环存在诸多问题。首先是过于笨重，在单气缸顶升过程中容易偏斜，而且结构严重影响刻蚀的均匀性能。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中的压环过于笨重、顶升过程中容易偏斜从而影响刻蚀的均匀性等问题而提出。本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环，用于将被刻蚀样片固定于下电极，其中，所述压环包括压环主体、定位爪、和样片压圈，所述压环主体整体形成为冠状，所述定位爪沿着所述压环主体的周向间隔一定角度而设置并沿径向凸出到压环主体外周，所述样片压圈沿周向整圈设置于所述压环主体的内侧并与所述压环主体同心，在所述定位爪的每个中设置有用于与垂直导向杆相配合的定位孔。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述定位爪的数目为至少三个，且在压环主体的周向上均匀分布。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，每个所述定位爪均与压环主体所在的平面夹着一定角度θ而倾斜设置，所述角度θ为5°～85°，每个所述定位爪的上表面与所述压环主体的上表面的距离差为10～40mm。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，每个所述定位爪投影在下电极的上表面上的径向长度为10～50mm，每个所述定位爪沿所述压环主体的周向的宽度为20～50mm。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述定位爪与所述压环主体为一体化成形而成的结构。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述样片压圈的朝向所述样片的面包括样片压触环面，所述样片压触环面与所述压环主体的下表面不在一个平面而形成台阶状。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述样片压圈的与所述样片压触环面相垂直的面从所述样片压触环面离开一定距离后向所述压环主体径向朝外的方向倾斜一定角度a而形成锥面，所述角度a为95°～150°。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述样片压圈与所述压环主体为一体化成形而成的结构。

在本实用新型所公开的等离子体刻蚀机的压环中，优选为，所述压环主体由作为绝缘材质的陶瓷或石英加工而成，所述压环主体的厚度为4～10mm。

根据本实用新型的等离子体刻蚀机的压环，能够避免等离子体刻蚀过程中发生在顶升过程中的偏斜，从而改善刻蚀中均匀性。并且结构简洁、顶升平稳、刻蚀均匀性得以优化。

附图说明

图1是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环立体结构示意图；

图2是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环从另一方向观察的立体结构示意图；

图3(a)是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环沿径向剖切后的剖面图；

图3(b)是图3(a)中的样片压圈和定位爪的局部放大示意图；

图4(a)是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环将样片固定在下电极的状态下的沿径向剖切后的剖面图；

图4(b)是图4(a)中的样片压圈的剖面的局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环立体结构示意图，图2是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环从另一方向观察的立体结构示意图。如图1、图2所示，本实用新型的压环10包括压环主体11、定位爪12、和样片压圈13，压环主体11整体形成为冠状，定位爪12沿着所述压环主体的周向间隔一定角度而设置并沿压环主体11的径向凸出到压环主体11外周，样片压圈13沿周向整圈设置于压环主体11的内侧并与压环主体11同心，在定位爪12的每个中设置有用于与垂直导向杆(未图示)相配合的定位孔121。压环主体11的厚度优选为4mm～10mm，在保证压环主体11强度的情况下，尽可能的选择较薄的尺寸。压环主体11的外圈边缘的周圈向下弯折延伸，从而更好地遮蔽样片30，达到更好地聚焦等离子体的作用。本实用新型中，定位爪12的数目优选为三个，且在压环主体的周向上均匀分布。当然，定位爪12的数目也可以是三个以上，比如四个、六个、九个，优选为定位爪12的数目在各定位爪12沿圆周均布后能够形成旋转对称，由此可以更加均匀地分配与垂直导向杆配合的摩擦力。

每个定位爪12也可以均与压环主体11所在的平面夹着一定角度θ而倾斜设置，角度θ优选为5°～85°。每个定位爪12的上表面与压环主体的上表面的距离差h可以设为10～40mm。根据与其相配合的垂直导向杆的尺寸，每个定位爪12投影在承载样片的下电极的上表面上的径向长度为10～50mm，每个定位爪沿压环主体11的周向的宽度为20～50mm。压环主体11的厚度优选为4mm～10mm，在保证压环主体11强度的情况下，尽可能的选择较薄的尺寸。压环主体11的外圈边缘的周圈向下弯折延伸，从而更好地遮蔽样片30，达到更好地聚焦等离子体的作用。

定位爪12与压环主体11可以为通过螺栓固定连接的可拆卸结构，当然为了提高精度定位精度或者减少零件数目、降低成本，定位爪12也可以与压环主体11通过直接一体化成形为一体结构。例如，将陶瓷粉挤压成压环整体粗略形状或轮廓，再用刀具挖削出所需形状，并留有一定余量，等整体被烧结完，变成坚硬的陶瓷后，再进行精细磨削加工而成。

图3(a)是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环沿径向剖切后的剖面图，图3(b)是图3(a)中的样片压圈和定位爪的局部放大示意图。如图3(a)、(b)所示，样片压圈13在压环主体11的内侧整圈设置，优选为，样片压圈13的朝向所述样片的面包括样片压触环面t2，所述样片压触环面t2与所述压环主体的下表面t1不在一个平面而形成台阶状。样片压圈13的与样片压触环面t2相垂直的面从所述样片压触环面离开一定距离后向所述压环主体径向朝外的方向倾斜一定角度a而形成锥面，所述角度a为95°～150°。通过选择合适的角度a，能够对等离子体更适当地进行聚焦，从而改善刻蚀的均匀性能。

优选为样片压圈13与压环主体11直接一体化成形为一体结构。例如，将陶瓷粉挤压成压环整体粗略形状或轮廓，再用刀具挖削出所需形状，并留有一定余量，等整体被烧结完，变成坚硬的陶瓷后，再进行精细磨削加工而成。压圈的形状可以是矩形、圆形、椭圆形、或三角形等。

另外，压环主体11、定位爪12、样片压圈13的其中一个或多个可以由作为绝缘材质的陶瓷或石英加工而成。

图4(a)是本实用新型所涉及的等离子体刻蚀机的压环将样片固定在下电极的状态下的沿径向剖切后的剖面图，图4(b)是图4(a)中的样片压圈的剖面的局部放大示意图。如图4(a)、图4(b)所示，本实用新型的等离子体刻蚀机的压环在使用过程中，使等离子体刻蚀机上垂直配置的三根或多根支撑杆(未图示)分别与压环10的定位爪12的定位孔121连接，压环10在气缸的驱动下随着支撑杆沿着上下方向移动，当压环10下降到样片压圈13与样片接触时，调节气缸的驱动而将支撑杆的力均匀地传递到样片压圈13，确保把放置在下电极20上的样片30均匀的压紧。样片压圈13与样片30接触，压圈以其整圈均匀地压紧样片30，设定合适的压触宽度b，确保在压紧样片30的情况下样片30尽可能多地暴露于等离子体中，由此能够再改善刻蚀的均匀性的同时也改善刻蚀的偏压情况。优选为，压触宽度b的范围为0.5mm～5mm。

本实用新型的等离子体刻蚀机的压环结构相对轻盈，整体呈冠状。固定压环的三个孔在圆周上均匀分布，由此减轻了压环重量，且改善了刻蚀均匀性。压环是通过三根支撑杆连接于三个柄上的孔，随之上下运动，三个柄均匀的传递力到设置于压环内壁的样片压圈上，确保压环平稳均匀地压紧样片。冠状外圆周圈边下折，可以更好的遮蔽样片，使得等离子束可以均匀分布，从而达到更好的均匀性刻蚀。综上所述，本实用新型的压环的形状新颖、结构轻盈结实，能够确保压环顶升与下降过程中不偏斜，同时也改善了反应腔室内刻蚀的均匀性，并且对偏压值也起到较好的改善。

将本实用新型的等离子体刻蚀机的压环应用于等离子体加工设备，可以提高刻蚀速率、以及均匀性，从而可以提高工艺的均匀性，进而可以提高工艺质量，提高工艺良品率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。